KR102284483B1 - 배터리 모듈 및 그의 구동방법 - Google Patents

배터리 모듈 및 그의 구동방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102284483B1
KR102284483B1 KR1020140170501A KR20140170501A KR102284483B1 KR 102284483 B1 KR102284483 B1 KR 102284483B1 KR 1020140170501 A KR1020140170501 A KR 1020140170501A KR 20140170501 A KR20140170501 A KR 20140170501A KR 102284483 B1 KR102284483 B1 KR 102284483B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
terminal
battery
bms
power
electrically
Prior art date
Application number
KR1020140170501A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20160066301A (ko
Inventor
박진혁
Original Assignee
삼성에스디아이 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성에스디아이 주식회사 filed Critical 삼성에스디아이 주식회사
Priority to KR1020140170501A priority Critical patent/KR102284483B1/ko
Publication of KR20160066301A publication Critical patent/KR20160066301A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102284483B1 publication Critical patent/KR102284483B1/ko

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/4207Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/502Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/34Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering
    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M2010/4271Battery management systems including electronic circuits, e.g. control of current or voltage to keep battery in healthy state, cell balancing
    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2200/00Safety devices for primary or secondary batteries
    • H01M2200/10Temperature sensitive devices
    • H01M2200/103Fuse
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/00032Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries characterised by data exchange
    • H02J7/00045Authentication, i.e. circuits for checking compatibility between one component, e.g. a battery or a battery charger, and another component, e.g. a power source
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Abstract

본 발명은 소비전력을 최소화하기 위한 배터리 모듈에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 의한 배터리 모듈은 배터리와; 외부와 통신하기 위한 통신단자들을 구비하는 제 1접속단과; 상기 배터리를 제어하며 제 1전원단자가 상기 배터리의 양극, 제 2전원단자가 상기 제 1접속단의 제 1단자, 데이터 단자가 상기 통신단자들과 접속되는 BMS를 구비하며; 상기 제 1접속단은 상기 제 1단자와 전기적으로 차단되며, 상기 배터리의 음극과 접속되는 제 2단자를 구비한다.

Description

배터리 모듈 및 그의 구동방법{Battery Module and Driving Method Thereof}
본 발명의 실시예는 배터리 모듈 및 그의 구동방법에 관한 것으로, 특히 소비전력을 최소화하기 위한 배터리 모듈 및 그의 구동방법에 관한 것이다.
환경 파괴, 자원 고갈 등이 문제되면서 전력을 저장하고, 저장된 전력을 효율적으로 활용할 수 있는 시스템에 대한 관심이 높아지고 있다. 또한, 이와 함께 발전 과정에서 공해를 유발하지 않는 신재생 에너지에 대한 관심도 높아지고 있다. 에너지 저장 시스템은 이러한 신재생 에너지, 전력을 저장한 배터리, 그리고 기존의 계통 전력을 연계시키는 시스템으로서, 오늘날의 환경 변화에 맞추어 많은 연구 개발이 이루어지고 있다.
이러한 에너지 저장 시스템에 있어서, 배터리의 효율적 관리가 중요한 요소 중 하나이다. 배터리는 충전, 방전, 셀 밸런싱 등 다양한 사항에 대하여 관리를 하여야 한다. 배터리를 효율적으로 관리함으로 인하여 배터리의 수명을 늘릴 수 있으며, 부하에 안정적으로 전력을 제공할 수 있게 된다.
배터리는 필요에 의하여 모듈 형태로 제공된다. 여기서, 배터리가 모듈 형태로 제공되는 경우 모듈에 포함된 배터리 관리부(Battery Management System : 이하 "BMS"라 하기로 함)에 의하여 불필요한 소비전력이 소모될 수 있다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 소비전력을 최소화하기 위한 배터리 모듈 및 그의 구동방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 의한 배터리 모듈은 배터리와; 외부와 통신하기 위한 통신단자들을 구비하는 제 1접속단과; 상기 배터리를 제어하며 제 1전원단자가 상기 배터리의 양극, 제 2전원단자가 상기 제 1접속단의 제 1단자, 데이터 단자가 상기 통신단자들과 접속되는 BMS를 구비하며; 상기 제 1접속단은 상기 제 1단자와 전기적으로 차단되며, 상기 배터리의 음극과 접속되는 제 2단자를 구비한다.
실시 예에 의한, 상기 제 1접속단이 외부의 제 1커넥터와 연결될 때 상기 제 1단자 및 제 2단자가 전기적으로 접속된다.
실시 예에 의한, 상기 제 1커넥터는 상기 제 1단자와 접속되는 제 3단자, 상기 제 2단자와 접속되는 제 4단자를 구비하며, 상기 제 3단자 및 제 4단자는 전기적으로 접속된다.
실시 예에 의한, 상기 배터리의 양극전압을 공급받는 양극단자, 상기 배터리의 음극전압을 공급받는 음극단자를 구비하는 제 2접속단과; 상기 양극단자와 상기 배터리의 양극 사이에 위치되는 퓨즈를 구비한다.
실시 예에 의한, 상기 배터리, BMS 및 퓨즈를 내부에 포함하며, 상기 제 1접속단 및 제 2접속단이 노출되는 홈들을 포함하는 하우징을 구비한다.
본 발명의 실시예에 의한 배터리와, 상기 배터리를 제어하기 위한 BMS와, 상기 BMS의 데이터 단자와 접속되는 통신단자들을 포함하는 제 1접속단을 구비하는 배터리 모듈의 구동방법에 있어서; 상기 제 1접속단으로 제 1커넥터가 연결되지 않는 기간 동안 상기 BMS로 전원 공급이 차단되는 단계와; 상기 제 1접속단으로 제 1커넥터가 접속될 때 상기 BMS로 전원이 공급되는 단계를 포함한다.
실시 예에 의한, 상기 BMS의 제 1전원단자는 상기 배터리의 양극에 접속되며, 상기 BMS의 제 2전원단자는 상기 제 1커텍터가 접속될 때 상기 제 1접속단을 경유하여 상기 배터리의 음극에 접속된다.
본 발명의 실시예에 의한 배터리 모듈 및 그의 구동방법에 의하면 배터리 모듈이 구동되지 않는 기간 동안 BMS로 전원을 공급하지 않고, 이에 따라 소비전력을 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 에너지 저장 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 배터리 팩의 구성을 나타내는 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 실시예에 의한 배터리 모듈을 나타내는 도면이다.
도 4a 및 도 4b는 제 1접속단 및 제 1커넥터의 실시예를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 의한 배터리 모듈의 구동방법의 실시예를 나타내는 흐름도이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 바람직한 실시 예가 첨부된 도 1 내지 도 5를 참조하여 자세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 에너지 저장 시스템을 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 에너지 저장 시스템(1)은 발전 시스템(2) 및 계통(3)과 연계하여 부하(4)에 전력을 공급한다.
발전 시스템(2)은 에너지원을 이용하여 전력을 생성하는 시스템이다. 발전 시스템(2)은 생산한 전력을 에너지 저장 시스템(1)으로 공급한다. 발전 시스템(2)은 태양광 발전 시스템, 풍력 발전 시스템, 조력 발전 시스템일 수 있다. 그러나, 이는 예시적인 것으로, 발전 시스템(2)은 이에 한정되지 않는다. 일례로, 발전 시스템(2)은 태양열이나 지열 등, 신재생 에너지를 이용하여 전력을 생성하는 발전 시스템을 모두 포함할 수 있다. 특히, 태양광을 이용하여 전기 에너지를 생성하는 태양 전지는, 각 가정 또는 공장 등에 설치가 용이하여 에너지 저장 시스템(1)을 적용하기에 적합하다.
계통(3)은 발전소, 변전소, 송전선 등을 포함한다. 계통(3)은 정상 상태인 경우, 에너지 저장 시스템(1)으로 전력을 공급하여 부하(4) 및/또는 배터리 팩(20)에 전력이 공급되도록 하고, 에너지 저장 시스템(1)으로부터 전력을 공급받는다. 계통(3)이 비정상 상태인 경우, 계통(3)으로부터 에너지 저장 시스템(1)으로의 전력 공급은 중단되고, 에너지 저장 시스템(1)으로부터 계통(3)으로의 전력 공급 또한 중단된다.
부하(4)는 발전 시스템(2)에서 생성된 전력, 배터리 팩(20)에 저장된 전력, 또는 계통(3)으로부터 공급된 전력을 소비한다. 일례로, 가정이나 공장 등이 부하(4)로 설정될 수 있다.
에너지 저장 시스템(1)은 발전 시스템(2)에서 생성한 전력을 배터리 팩(20)에 저장하고, 생산한 전력을 계통(3)으로 공급할 수 있다. 또한, 에너지 저장 시스템(1)은 배터리 팩(20)에 저장된 전력을 계통(3)으로 공급하거나, 계통(3)으로부터 공급된 전력을 배터리 팩(20)에 저장할 수도 있다. 이를 위하여, 에너지 저장 시스템(1)은 전력 변환을 제어하는 전력 변환 시스템(Power Conversion System : 이하 "PCS"라 하기로 함)(10), 배터리 팩(20), 제 1스위치(30) 및 제 2스위치(40)를 구비한다.
PCS(10)는 발전 시스템(2), 계통(3) 및 배터리 팩(20)의 전력을 적절한 전력으로 변환하여 필요한 곳에 공급한다. 이를 위하여, PCS(10)는 전력 변환부(11), DC 링크부(12), 인버터(13), 컨버터(14) 및 통합 제어기(15)를 구비한다.
전력 변환부(11)는 발전 시스템(2)과 DC 링크부(12) 사이에 위치된 전력 변환 장치이다. 전력 변환부(11)는 발전 시스템(2)에서 생성된 전력을 DC 링크부(12)로 전달하며, 이때 출력 전압을 직류 링크 전압으로 변환한다.
전력 변환부(11)는 발전 시스템(2)의 종류에 따라서 컨버터, 정류회로 등의 전력 변환 회로로 구성될 수 있다. 또한, 전력 변환부(11)는 생성하는 전력이 직류인 경우, 직류를 직류로 변환하기 위한 컨버터로 설정될 수 있다. 그리고, 전력 변환부(11)는 생성하는 전력이 교류인 경우, 교류를 직류로 변환하기 위한 전류회로로 설정될 수 있다. 특히, 발전 시스템(2)이 태양광 발전 시스템인 경우, 전력 변환부(11)는 일사량, 온도 등의 변화에 따라서 발전 시스템(2)에서 생산하는 전력을 최대로 얻을 수 있도록 최대 전력 포인트 추적(Maximum Power Point Tracking) 제어를 수생하는 MPPT 컨버터를 포함할 수 있다.
DC 링크부(12)는 전력 변환부(11)와 인버터(13) 사이에 연결되어 직류 링크 전압을 일정하게 유지한다. 일례로, DC 링크부(12)로서 대용량 커패시터 등이 사용될 수 있다.
인버터(13)는 DC 링크부(12)와 제 1스위치(30) 사이에 연결되는 전력 변환 장치이다. 방전 모드로 구동시 인버터(13)는 발전 시스템(2) 및/또는 배터리 팩(20)으로부터 출력된 직류 링크 전압을 교류 전압으로 변환하여 출력할 수 있다. 또한, 충전 모드로 구동시 인버터(13)는 계통(3)으로부터 교류 전압을 직류 링크 전압으로 변환하여 출력할 수 있다. 이와 같은 인버터(13)는 교류 전압에서 고주파를 제거하기 위한 필터, 위상 동기화를 위한 위상 동기 루프(PLL) 등을 포함할 수 있다.
컨버터(14)는 DC 링크부(12)와 배터리 팩(20) 사이에 연결되는 전력 변환 장치이다. 방전 모드로 구동시 컨버터(14)는 배터리 팩(20)에 저장된 전력을 인버터(13)에서 요구하는 직류 링크 전압으로 DC-DC 변환하여 출력한다. 충전 모드로 구동시 컨버터(14)는 전력 변환부(11) 또는 인버터(13)에서 출력되는 전력의 전압을 배터리 팩(20)에 저장할 수 있는 전압(즉, 충전전압)으로 DC-DC 변환하여 출력한다.
통합 제어기(15)는 발전 시스템(2), 계통(3), 배터리 팩(20) 및 부하(4) 등의 상태를 모니터링 하고, 모니터링 결과 및 미리 설정되어 있는 알고리즘 등에 따라서 전력 변환부(11), DC 링크부(12), 인버터(13), 컨버터(14), 배터리 팩(20), 제 1스위치(30) 및 제 2스위치(40)의 동작을 제어한다.
제 1스위치(30) 및 제 2스위치(40)는 인버터(13)와 계통(3) 사이에 직렬로 연결되며, 통합 제어기(15)의 제어에 따라서 온(on)/오프(off) 동작을 수행하면서 발전 시스템(2)과 계통(3) 사이의 전류 흐름을 제어한다. 제 1스위치(30) 및 제 2스위치(40)는 발전 시스템(2), 계통(3) 및 배터리 팩(20)의 상태에 따라서 온/오프가 결정될 수 있다.
구체적으로, 발전 시스템(2) 및/또는 배터리 팩(20)의 전력을 부하(40)로 공급하는 경우 또는 계통(3)의 전력을 배터리 팩(20)으로 공급하는 경우 제 1스위치(30)가 온 상태로 설정된다. 발전 시스템(2) 및/또는 배터리 팩(20)의 전력을 계통(3)으로 공급하는 경우 또는 계통(3)의 전력을 부하(4) 및/또는 배터리 팩(20)으로 공급하는 경우 제 2스위치(40)가 온 상태로 설정된다. 제 1스위치(30) 및 제 2스위치(40)는 큰 전류에 견딜 수 있는 릴레이(relay) 등의 스위칭 장치가 사용될 수 있다.
배터리 팩(20)은 발전 시스템(2) 및/또는 계통(3)의 전력을 공급받아 저장하고, 부하(4) 또는 계통(3)에 저장된 전력을 공급한다. 배터리 팩(20)은 그 하위 구성 요소로 배터리 트레이를 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 배터리 팩의 구성을 나타내는 도면이다. 배터리 팩(20)은 그 구성요소로서 배터리 랙(rack)을 포함할 수 있으며, 배터리 랙은 다시 그 하위 구성요소로 배터리 트레이를 포함할 수 있다.
도 2를 참조하면, 배터리 팩(20)은 랙 BMS(200), 복수의 트레이들(210), 버스 라인(220) 및 랙 보호회로(230) 등을 포함할 수 있다.
랙 BMS(200)는 랙 보호회로(230)를 제어함으로써 배터리 팩(20)의 충전 및 방전 동작을 제어한다. 또한, 랙 BMS(200)는 배터리 팩(20)의 상태, 예를 들면 온도, 전압, 전류 등을 모니터링 하여 PCS(10)(일례로, 통합 제어기(15))로 전송한다.
또한, 랙 BMS(200)는 트레이 BMS(212)로부터 트레이 배터리(211) 정보를 공급받고, 공급받은 정보에 기초하여 트레이 BMS(212)를 제어한다. 또한, 랙 BMS(200)는 트레이 BMS(212)로부터 수신한 정보 또는 그로부터 획득한 분석결과를 PCS(10)로 전송할 수 있으며, PCS(10)로부터 수신된 제어신호를 트레이 BMS(212)로 전송할 수 있다.
복수의 트레이들(210)은 배터리 랙의 하위 구성으로서 전력을 저장하고, 저장된 전력을 계통(3) 및 부하(4) 등으로 공급한다. 이러한 트레이들(210)은 트레이 배터리(211) 및 트레이 BMS(212)를 포함할 수 있다.
트레이 배터리(211)는 전력을 저장하는 부분으로 그 하위 구성으로 배터리 셀을 포함할 수 있다. 트레이 배터리(211)에 포함되는 배터리 셀의 개수는 요구되는 출력 전압에 따라서 결정될 수 있다. 배터리 셀로는 충전 가능한 이차 전지가 사용될 수 있다. 일례로, 배터리 셀로는 니켈-카드뮴 전지(nikel-cadmium battery), 납 축전지, 니켈-수소 전지(NiMH : nickel metal hydride battery), 리튬-이온 전지(lithium ion battery), 리튬 폴리머 전지(lithium polymer battery) 등이 사용될 수 있다.
트레이 BMS(212)는 트레이 배터리(211)를 제어한다. 일례로, 트레이 BMS(212)는 트레이 배터리(211)의 상태, 예를 들어 온도, 전압, 전류 등을 모니터링 한다. 트레이 BMS(212)에서 모니터링한 정보는 랙 BMS(200)로 전송된다.
버스라인(220)은 랙 BMS(200)와 트레이 BMS(212)들 사이에서 데이터나 명령을 전송하는 경로이다. 이와 같은 버스라인(220)으로는 CAN(Controller Area Network) 통신망이 이용될 수 있다.
랙 보호회로(230)는 랙 BMS(200)의 제어에 대응하여 전력 공급을 차단할 수 있다. 이를 위하여, 랙 보호회로(230)는 릴레이나 퓨즈 등을 구비할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에서는 버스 라인(220)을 이용하여 랙 BMS(200)와 트레이 BMS(212)가 통신하는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되지는 않는다. 일례로, 랙 BMS(200)가 각각의 트레이 BMS(212)와 1:1로 통신할 수도 있다.
추가적으로, 본원 발명에서는 트레이들(210) 각각을 배터리 모듈로 구성할 수 있다. 트레이들(210) 각각이 배터리 모듈로 구성되면 모듈별 별도 보관이 가능하며, 필요에 의하여 쉽게 추가나 삭제가 가능하다. 또한, 트레이들(210) 각각이 배터리 모듈로 구성되면 외부로 노출되는 구성을 최소화하여 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 실시예에 의한 배터리 모듈을 나타내는 도면이다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 배터리 모듈(300)은 특정 모양의 하우징(320) 내부에 포함되는 트레이 배터리(211)(또는 배터리), 트레이 BMS(212)(또는 BMS), 퓨즈(FUSE)(302), 제 1접속단(304) 및 제 2접속단(310)을 구비한다.
하우징(320)은 특정 모양으로 형성된다. 일례로, 하우징(320)은 도시된 바와 같이 직육면체의 모양으로 형성될 수 있지만, 본원 발명이 이에 한정되지는 않는다. 실제로, 본원 발명에서 하우징(320)은 보관, 이동 및 설치가 용이하도록 다양한 모양으로 설정될 수 있다.
트레이 배터리(211)는 전력을 저장하는 부분으로 직렬 및/또는 병렬로 구성된 복수의 셀을 구비한다.
트레이 BMS(212)는 트레이 배터리(211)를 제어한다. 일례로, 트레이 BMS(212)는 온도, 전압 및 전류 등을 모니터링하여 랙 BMS(200)로 공급하고, 랙 BMS(200)의 제어에 대응하여 트레이 배터리(211)의 셀 밸런싱 제어 등의 기능을 수행한다.
이와 같은 트레이 BMS(212)는 트레이 배터리(211)의 양극전압(P+)을 공급받는 제 1전원단자(VDD), 제 1접속단(304)과 연결되는 제 2전원단자(VSS), 제 1접속단(304)과 연결되는 데이터 단자(Data)를 구비한다.
제 1전원단자(VDD)는 트레이 배터리(211)로부터 양극전압(P+)을 공급받는다. 제 2전원단자(VSS)는 제 1접속단(304)을 경유하여 트레이 배터리(211)의 음극전압(P-)을 선택적으로 공급받는다. 여기서, 제 1접속단(304)을 경유하여 음극전압(P-)이 트레이 BMS(212)로 공급되는 경우 트레이 BMS(212)는 구동 가능한 스텐바이 모드(Standby mode)로 설정되고, 음극전압(P-)이 공급되지 않는 경우 전원 공급이 차단되어 셧다운 모드(Shutdown mode)로 설정된다. 음극전압(P-)은 트레이 배터리(211)의 음극의 전압으로써 그라운드 전압으로 설정될 수 있다.
데이터 단자(Data)는 제 1접속단(304)을 경유하여 상위 트레이 BMS(또는 랙 BMS(200)) 및 하위 트레이 BMS와 데이터를 주고받는다. 일례로, 트레이 BMS(212)는 트레이 배터리(211)의 정보를 상위 트레이 BMS를 경유하여 랙 BMS(200)로 전송하고, 렉 BMS(200)로부터의 제어정보를 상위 트레이 BMS를 경유하여 공급받을 수 있다. 이를 위하여, 데이터 단자(Data)는 복수개로 설정될 수 있다.
퓨즈(302)는 제 2접속단(310)과 트레이 배터리(211)의 양극 사이에 위치된다. 이와 같은 퓨즈(302)는 과전류 등이 공급될 때 트레이 배터리(211)의 양극과 제 2접속단(310)을 차단하여 트레이 배터리(211)를 보호한다.
제 2접속단(310)은 양극단자(310a) 및 음극단자(310b)를 구비한다. 양극단자(310a)는 퓨즈(302)를 경유하여 트레이 배터리(211)의 양극전압(P+)을 공급받는다. 음극단자(310b)는 트레이 배터리(211)의 음극전압(P-)을 공급받는다.
제 2접속단(310)은 양극단자(310a) 및 음극단자(310b)에 대응하는 단자를 포함하는 제 2커넥터(미도시)와 전기적으로 접속된다. 제 2접속단(310)과 제 2커넥터가 전기적으로 접속되면, 트레이 BMS(212)의 제어에 대응하여 트레이 배터리(211)의 전압이 랙 보호회로(230)를 경유하여 PCS(10)로 공급된다.
제 1접속단(304)은 제 1단자(306), 제 2단자(308), 제 3단자들(304a) 및 제 4단자들(304b)를 구비한다. 여기서, 제 3단자들(304a) 및 제 4단자들(304b)은 통신단자들로 사용된다.
제 1단자(306)는 트레이 BMS(212)의 제 2전원단자(VSS)와 전기적으로 접속된다. 제 2단자(308)는 트레이 배터리(211)의 음극과 전기적으로 접속되며, 트레이 배터리(211)로부터 음극전압(P-)을 공급받는다. 여기서, 제 1단자(306) 및 제 2단자(308)는 전기적으로 차단된 상태로 형성된다. 제 1단자(306) 및 제 2단자(308)가 전기적으로 차단되면 트레이 배터리(211)로부터의 음극전압(P-)이 트레이 BMS(212)로 공급되지 않고, 이에 따라 불필요한 전력이 소비되지 않는다.(셧다운 모드)
제 1단자(306) 및 제 2단자(308)는 제 1접속단(304)으로 제 1커넥터(미도시)가 연결될 때 전기적으로 접속된다. 제 1단자(306) 및 제 2단자(308)가 전기적으로 접속되면 트레이 BMS(212)로 음극전압(P-)이 공급되고, 이에 따라 트레이 BMS(212)는 구동 가능한 상태로 설정된다.(스텐바이 모드)
제 3단자들(304a)은 제 1커넥터가 삽입될 때 상위 트레이 BMS 또는 랙 BMS(200)와 전기적으로 접속된다. 제 4단자들(304b)은 제 1커넥터가 삽입될 때 하위 트레인 BMS와 전기적으로 접속된다.
도 4a 및 도 4b는 제 1접속단 및 제 1커넥터의 실시예를 나타내는 도면이다. 도 4a 및 도 4b에서는 특정 모양으로 제 1접속단 및 제 1커넥터의 모양을 도시하였지만, 본원 발명이 이에 한정되지는 않는다. 일례로, 본원 발명의 제 1접속단 및 제 1커넥터는 서로 전기적으로 접속될 수 있도록 다양한 모양으로 형성될 수 있다.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 제 1접속단(304)은 제 1단자(306), 제 2단자(308), 제 3단자들(304a) 및 제 4단자들(304b)을 내부에 포함하도록 홈 모양으로 형성될 수 있다.
제 1커넥터(400)는 제 1단자(306)와 전기적으로 접속되는 제 5단자(402), 제 2단자(308)와 전기적으로 접속되는 제 6단자(404), 제 3단자들(304a)과 전기적으로 접속되는 제 7단자들(400a), 제 4단자들(304b)과 전기적으로 접속되는 제 8단자들(400b)을 구비한다. 이와 같은 제 1커넥터(400)는 제 1접속단(306)에 삽입되는 형태로 형성될 수 있다.
제 3단자들(304a)와 전기적으로 접속되는 제 7단자들(400a)은 상위 트레이 BMS 또는 랙 BMS(200)와 전기적으로 접속된다. 제 4단자들(304b)과 전기적으로 접속되는 제 8단자들(400b)은 하위 트레이 BMS와 전기적으로 접속된다.
제 1단자(306)와 접속되는 제 5단자(402) 및 제 2단자(308)와 접속되는 제 6단자(404)는 전기적으로 접속된 상태로 형성된다. 다시 말하여, 제 5단자(402) 및 제 6단자(404)는 전기적으로 접속되며, 이에 따라 제 1커넥터(400)가 제 1접속단자(304)로 삽입되면 제 1단자(306) 및 제 2단자(308)가 전기적으로 접속된다. 제 1단자(306) 및 제 2단자(308)가 전기적으로 접속되면 트레이 BMS(212)가 구동 가능한 스테바이 모드로 설정된다.
도 5는 본 발명의 실시예에 의한 배터리 모듈의 구동방법의 실시예를 나타내는 흐름도이다.
<셧 다운 모드(Shutdown Mode) : S500, S502>
배터리 모듈(300)은 하우징(320)의 내부에 트레이 배터리(211), 트레이 BMS(212), 퓨즈(302)를 포함하도록 형성된다. 그리고, 하우징(320)에는 외부 커넥터들과 접속될 수 있도록 제 1접속단(304) 및 제 2접속단(310)이 형성된다.
여기서, 제 1접속단(304)과 제 1커넥터(400)가 연결되지 않는 경우 트레이 BMS(212)로 음극전압(P-)이 공급되지 않는다. 트레이 BMS(212)로 음극전압(P-)이 공급되지 않으면 배터리 모듈(300)은 셧 다운 모드로 설정된다.
셧 다운 모드는 배터리 모듈(300)이 사용되지 않음을 의미한다. 본원 발명에서는 배터리 모듈(300)이 사용되지 않는 셧 다운 기간 동안 트레이 BMS(212)로 불필요한 전압이 공급되지 않고, 이에 따라 소비전력을 최소화할 수 있다. 일례로, 배터리 모듈(300)이 사용되지 않는 기간 동안 트레이 BMS(212)로 음극전압(P-)이 공급되면, 대략 3㎂의 전류에 대응하여 전력이 소모될 수 있다.
<스텐바이 모드(Standby Mode) : S504>
배터리 모듈(300)의 제 1접속단(304)이 제 1커넥터(400)와 연결되면 제 1단자(306) 및 제 2단자(308)가 전기적으로 접속된다. 제 1단자(306) 및 제 2단자(308)가 전기적으로 접속되며 트레이 BMS(212)의 제 2전원단자(VSS)로 음극전압(P-)이 공급된다. 이 경우, 트레이 BMS(212)는 구동에 필요한 전압을 공급받고, 이에 따라 구동 가능한 스텐바이 모드로 설정된다. 여기서, 스텐바이 모드는 배터리 모듈(300)이 구동 가능한 상태임을 의미한다.
<오퍼레이팅 모드(Operating Mode) : S506, S508>
배터리 모듈(300)이 스텐바이 모드로 설정된 후 제 1입력단(304)을 경유하여 데이터 단자(Data)로 제어신호가 입력된다. 여기서, 제어신호는 랙 BMS(200)로부터 공급되며, 소정의 동작을 지시하는 신호로 설정된다. 제어신호를 공급받은 트레이 BMS(212)는 제어신호에 대응하여 해당 동작을 수행한다. 즉, 오퍼레이팅 모드는 배터리 모듈(300)이 특정 동작을 수행하는 상태를 의미한다.
상술한 바와 같이 본원 발명의 실시예에서는 배터리 모듈(300)이 사용되지 않는 기간 동안 트레이 BMS(212)로 전원을 공급하지 않고, 이에 따라 소비전력을 최소화할 수 있는 장점이 있다. 또한, 본원 발명의 실시예에서는 배터리 모듈(300)을 사용하기 위하여 제 1커넥터(400)가 제 1접속단(304)에 연결되는 경우 자동적으로 트레이 BMS(212)로 전원이 공급되어 구동 가능한 상태로 설정된다.
본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 변형예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
1 : 에너지 저장 시스템 2 : 발전 시스템
3 : 계통 4 : 부하
10 : PCS 11 : 전력 변환부
12 : DC 링크부 13 : 인버터
14 : 컨버터 15 : 통합 제어기
20 : 배터리 팩 30,40 : 스위치
200 : 랙 BMS 210 : 트레이
211 : 트레이 배터리 212 : 트레이 BMS
220 : 버스 230 : 랙 보호회로
300 : 배터리 모듈 302 : 퓨즈
304, 310 : 접속단 320 : 하우징

Claims (7)

  1. 양극과 음극을 포함하는 배터리;
    외부와 통신하기 위한 통신 단자들, 제1 단자, 상기 제1 단자와 전기적으로 분리되고 상기 배터리의 음극과 접속되는 제2 단자를 포함하는 제1 접속단; 및
    상기 배터리를 제어하고, 상기 배터리의 양극에 접속되는 제1 전원 단자와, 상기 제1 접속단의 상기 제1 단자에 접속되는 제2 전원 단자, 상기 통신 단자들에 접속되는 데이터 단자를 포함하는 BMS(battery management system)를 포함하고,
    상기 제1 접속단은 상기 배터리와 상기 BMS 사이에서 전기적으로 배열되어, 상기 제1 접속단의 상기 제1 단자와 상기 제2 단자가 전기적으로 접속될 때, 상기 BMS의 상기 제2 전원 단자가 상기 제1 접속단을 경유하여 상기 배터리의 음극과 전기적으로 접속되는 배터리 모듈.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 접속단이 외부의 제1 커넥터와 연결될 때, 상기 제1 단자와 상기 제2 단자가 전기적으로 접속되는 배터리 모듈.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 외부의 제1 커넥터는 상기 제1 단자에 접속되는 제3 단자, 상기 제2 단자에 접속되는 제4 단자를 포함하고,
    상기 제3 단자와 상기 제4 단자는 전기적으로 접속되는 배터리 모듈.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 배터리의 양극 전압을 공급받는 양극 단자, 상기 배터리의 음극전압을 공급받는 음극 단자를 구비하는 제2 접속단;
    상기 양극 단자와 상기 배터리의 양극 사이에 위치되는 퓨즈를 더 포함하는 배터리 모듈.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 배터리, 상기 BMS 및 상기 퓨즈를 내부에 포함하며, 상기 제1 접속단과 상기 제2 접속단이 노출되는 홈들을 포함하는 하우징(housing)을 더 포함하는 배터리 모듈.
  6. 배터리와, 상기 배터리를 제어하기 위한 BMS(battery management system)와, 상기 BMS의 데이터 단자와 접속되는 통신 단자들을 포함하는 제1 접속단을 구비하는 배터리 모듈의 구동 방법에 있어서;
    상기 제1 접속단으로 외부 제1 커넥터가 연결되지 않는 기간 동안, 상기 BMS로 전원 공급이 차단되는 단계;
    상기 제1 접속단으로 상기 외부 제1 커넥터가 접속될 때, 상기 BMS로 전원이 공급되는 단계를 포함하고,
    상기 제1 접속단은 상기 배터리와 상기 BMS 사이에서 전기적으로 배열되어, 상기 제1 접속단의 제1 단자와 제2 단자가 전기적으로 접속될 때, 상기 BMS의 제2 전원 단자가 상기 제1 접속단을 경유하여 상기 배터리의 음극과 전기적으로 접속되는 배터리 모듈의 구동 방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 외부 제1 커넥터가 상기 제1 접속단에 연결될 때, 상기 BMS의 제1 전원 단자는 상기 배터리의 양극에 접속되고,
    상기 BMS의 제2 전원 단자는 상기 제1 접속단을 경유하여 상기 배터리의 음극에 접속되는 배터리 모듈의 구동 방법.
KR1020140170501A 2014-12-02 2014-12-02 배터리 모듈 및 그의 구동방법 KR102284483B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140170501A KR102284483B1 (ko) 2014-12-02 2014-12-02 배터리 모듈 및 그의 구동방법

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140170501A KR102284483B1 (ko) 2014-12-02 2014-12-02 배터리 모듈 및 그의 구동방법
US14/737,365 US9819059B2 (en) 2014-12-02 2015-06-11 Battery module and driving method thereof
CN201510862014.9A CN105655528B (zh) 2014-12-02 2015-12-01 电池模块及其驱动方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160066301A KR20160066301A (ko) 2016-06-10
KR102284483B1 true KR102284483B1 (ko) 2021-08-02

Family

ID=56079793

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140170501A KR102284483B1 (ko) 2014-12-02 2014-12-02 배터리 모듈 및 그의 구동방법

Country Status (3)

Country Link
US (1) US9819059B2 (ko)
KR (1) KR102284483B1 (ko)
CN (1) CN105655528B (ko)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105449987B (zh) 2014-09-02 2019-06-25 台达电子工业股份有限公司 电源装置
US11036269B2 (en) 2014-09-02 2021-06-15 Delta Electronics (Shanghai) Co., Ltd. Power module and manufacturing method thereof
CN106329930B (zh) * 2015-07-06 2019-02-12 台达电子工业股份有限公司 功率变换器
EP3444922B8 (en) * 2016-04-14 2021-03-17 Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial Systems Corporation Uninterruptible power source device
KR102202768B1 (ko) * 2017-06-28 2021-01-13 주식회사 엘지화학 컨택터의 오프 방지 회로
KR102200551B1 (ko) 2017-10-31 2021-01-07 주식회사 엘지화학 배터리 팩

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6856922B1 (en) * 2002-12-09 2005-02-15 Analog Devices, Inc. System and method for battery management using host processing
WO2010033076A1 (en) * 2008-09-17 2010-03-25 Stl Energy Technology (S) Pte Ltd Battery pack burn-in test system and method
KR101146378B1 (ko) * 2010-06-09 2012-05-17 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩 및 배터리팩의 충전 시스템
KR101125149B1 (ko) * 2010-06-22 2012-03-20 에이피에스주식회사 배터리 관리 시스템에서의 전류 세이빙 회로
CN201854053U (zh) * 2010-10-19 2011-06-01 合肥国轩高科动力能源有限公司 一种具有自锁功能的周期唤醒电源电路
KR101193170B1 (ko) * 2010-11-22 2012-10-19 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩 및 이의 제어방법
KR101288122B1 (ko) * 2011-01-03 2013-07-18 삼성에스디아이 주식회사 배터리 충전방법, 및 이를 적용한 배터리 팩
KR101872472B1 (ko) * 2011-11-04 2018-06-29 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩, 배터리 관리부, 및 배터리 시스템
KR102007835B1 (ko) * 2012-03-13 2019-08-07 에스케이이노베이션 주식회사 배터리 관리 시스템의 전원 장치

Also Published As

Publication number Publication date
CN105655528A (zh) 2016-06-08
KR20160066301A (ko) 2016-06-10
US20160156201A1 (en) 2016-06-02
US9819059B2 (en) 2017-11-14
CN105655528B (zh) 2020-04-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102284483B1 (ko) 배터리 모듈 및 그의 구동방법
KR101146670B1 (ko) 에너지 관리 시스템 및 이의 제어 방법
US9537328B2 (en) Battery management system and method of driving the same
KR101156533B1 (ko) 에너지 저장 시스템 및 이의 제어 방법
KR20160143092A (ko) 배터리 제어 시스템 및 방법
KR101193168B1 (ko) 전력 저장 시스템, 그 제어방법 및 이를 실행시키기 위한 프로그램을 저장한 기록매체
KR101147206B1 (ko) 계통 연계형 전력 저장 시스템 및 이를 위한 통합 제어기
JP5725183B2 (ja) エネルギー保存システム及びその制御方法
KR20110068639A (ko) 에너지 저장 시스템 및 이의 제어 방법
KR101698771B1 (ko) 배터리 온도 제어 시스템 및 그 제어 방법
KR20110072912A (ko) 에너지 저장 시스템 및 이의 제어 방법
KR20130138611A (ko) 에너지 저장 시스템
US9362750B2 (en) Energy storage system and method for controlling the same
US20150155602A1 (en) Battery system and method for connecting a battery to the battery system
KR20140128468A (ko) 배터리 밸런싱 장치 및 방법
KR102234290B1 (ko) 에너지 저장 시스템 및 그의 구동방법
KR102296132B1 (ko) 배터리 팩 및 그의 구동방법
KR101369633B1 (ko) 전력 저장 시스템 및 그 제어방법
KR20140072692A (ko) 전력 저장 시스템 및 그 구동 방법
US9893550B2 (en) Energy storage system and starting method thereof
KR101147205B1 (ko) 대전류 제어 장치 및 방법, 이를 이용한 전력 저장 장치
KR102273778B1 (ko) 배터리 팩 및 그의 구동방법
KR20150005040A (ko) 전기저장장치 운전모드 제어 장치 및 방법
KR20160125227A (ko) 배터리 팩 및 그의 구동방법
KR101698267B1 (ko) 에너지 저장 시스템의 제어 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant